Bakgrund
Inte många känner till att grunderna för television patenterades redan 1884 av Paul Nipkow. Nipkow byggde dock aldrig en fungerande televisionsutrustning. Det dröjde till 1926 innan den skotske uppfinnaren John Baird kunde visa television med både kamera och display för allmänheten baserad på Nipkows skiva. År 1928 kunde Baird demonstrera en fungerande färg-TV (Radio News October 1928).
Detta projekt visar en video i färg baserad på en display med Nipkow-skiva med 32 hål i spiral som skapar en bild med 32 linjer där varje linje består av 32 punkter. Bilden består således av 1024 punkter, som upprepas 30 gånger per sekund. Skivans varvtal blir då 30*60 = 1800 varv/min.
Denna linjetäthet var typisk för slutet av 1920-talet och början av 1930-talet. Nipkow-tekniken fick tidigt konkurrens av helelektroniska system baserade på katodstrålerör.
BBC sände helelektronisk TV parallellt med mekanisk Nipkow TV fram till 1937 då det mekaniska systemet lades ner.
Den färdiga konstruktionen monterades i en tidsmässig 1920-tals radiolåda som tillhört en skrotad radio. Lådan har anpassats i storlek till utrustningen.
Bildpunkterna genereras av en Arduino Mega som läser ett bildminne och anpassar utläsningen efter en bildsynkroniserings-signal från skivan. Erforderlig datahastighet blir då för 3 RGB färger ca 100 kByte/s. Denna datahastighet ligger inom en Arduino Megas kapacitet.
Detta projekt avser visa hur en tidig televisions bild tedde sig för betraktaren. Ingen Ljudkanal har implementerats. Ej heller har en Nipkow kamera utvecklats.
Genomförande
Genomförandet baserades på en artikel i tidskriften IEEE Spectrum (juni 2022) med modifieringar på grund av olikheter i komponentval. Genom att byta till ytmonterade motstånd i digital-analog-omvandlaren sparades t.ex. mycket plats.
De flesta mekaniska byggblocken för konstruktionen har skrivits ut med en 3D-skrivare. Byggblocken har sedan skruvats ihop med vanlig maskinskruv. En stor fördel var att också Nipkowskivan kunde skrivas ut med stor precision.
Hjärnan i enheten är en Arduino Mega 2560 mikroprocessor som programmerats i Arduino IDE med hjälp av korskompileringsprogramvara på en PC med Windows 10. På PC finns också en programvara för att konvertera vanliga videor och bilder till format som passar till denna Nipkow-TV. Bildfiler och videor laddas på ett SD-minneskort som kan läsas av arduinoprocessorn via ett särskilt interface med SPI utgång (SPI = Serial Peripheral Interface, SD = Secure Digital).
Nipkow-skivan drivs av en DC-motor, som hastighetsregleras med en styrenhet. Hastigheten ställs med en potentiometer på kontrollpanelen. Hastigheten styrs via metoden PWM (Pulse Width Modulation)
Varvtalet på motorn mäts med hjälp av en reflektor på skivan som avkänns med en Infra Röd sensor, som i sin tur sänder en signal till processorn. Varvtalet blir också bildfrekvens för bilder och video.
För varje bildpunkt lägger processorn ut 3×6 bitar, en sextett för var och en av grundfärgernas intensitet Röd (R), Grön (G) och Blå (B). Dessa bitar digital-analogomvandlas direkt med ett motståndsnät. Efter förstärkning driver den analoga signalen ljusstyrkan för de tre olikfärgade lysdioderna. Färgbalansen kan ställas för var och en av färgerna med tre potentiometrar på kontrollpanelen. Normalt behöver dessa inte röras.
På kontrollpanelen finns också en strömbrytare och omkopplare mellan video och stillbild (testbild). Dessutom finns tryckknappar för att stega framåt av stillbilder och video. Via frontpanelen kan man också byta SD-minneskort för att byta till en ny video eller stillbild.
För strömförsörjning användes ett kommersiellt 12 V nätaggregat kapabelt att leverera 3 A. Vid normal drift förbrukar denna Nipkow-TV ca 1 A vid 12 V, vid start av motorn något mer.
Eftersom bilden från den ca 20 cm stora Nipkowskivan bara kan bli ett par cm i kvadrat försågs lådan med ett förstoringsglas för att förbättra synligheten av bilderna. Detta var ett vanligt förfarande för tidiga TV-apparater.
Länkar till relevant bakgrundsmaterial
IEEE Spectrum artikel (26 May 2022):
https://spectrum.ieee.org/mechanical-tv
Detaljerad byggbeskrivning med kopplingsschema och programvara:
https://www.hackster.io/mac70/3d-printed-color-nipkow-display-380c33
Motorstyrning EK026:
https://www.electrokit.com/upload/product/41017/41017358/EK026-datasheet-se.pdf
Länk till 3d-utskrivbara delar :
https://www.prusaprinters.org/de/prints/149994-arduino-nipkow-display
Radio News April 1928:
https://www.worldradiohistory.com/Archive-Radio-News/20s/Radio-News-1928-04.pdf
Information om Paul Nipkow:
https://www.bairdtelevision.com/paul-nipkow-18601940.html
The first Public Demonstration of Television Jan. 1926:
https://www.bairdtelevision.com/firstdemo.html
Wikipedia Televisionens historia:
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_television
Första färg-TVn 1928 (sidan 320):
https://www.worldradiohistory.com/Archive-Radio-News/20s/Radio-News-1928-10-R.pdf
Lennart Nilsson, text och bild
